针对P2P应用的缓存服务关键技术研究

当前P2P技术已被广泛应用，但仍存在许多不足，突出表现在P2P用户资源下载速度不稳定、P2P业务域间流量过大、P2P内容提供商独自提供缓存服务成本过高。因此，本项目旨在从第三方（例如，网络服务提供商）角度出发，研究一套支持多协议P2P应用的缓存服务方法。包括：1）拟提出一种基于分布式P2P架构的缓存服务器部署方案，设计统一的服务接口、通信协议以及基于SLA的差异化用户访问方法；2）拟提出一种基于资源供求关系，实现服务器中缓存内容的分块更新方法，以提高缓存空间利用率；3）拟构造缓存服务网络的邻居图并引入博弈论的思想，为缓存服务器群建立竞争与合作共存的博弈模型，以实现缓存服务器间的协作存储及资源迁移。本项目的研究成果将有助于保障P2P用户的资源下载速度和较低服务延迟，降低P2P内容提供商独自部署缓存服务的成本，并能有效减少网络中P2P业务的域间流量。

近年来，P2P技术已得到大规模应用，以BitTorrent、迅雷、电驴、Gnutella等为代表的P2P应用迅速流行。P2P应用日益流行的同时给网络服务提供商（ISP）带来巨大的网络流量压力。如何合理优化P2P流量及其分布，成为ISP共同面对的难题。P2P缓存技术是一种减轻ISP运营压力的有效手段：相比限制P2P流量的方法，对用户更加友好；相比流量本地化方法，无需修改客户端，也不要求ISP与P2P应用系统的相互配合，ISP可以独立实现。近年来，P2P缓存技术受到工业界和学术界的关注。P2P缓存部署策略用于从接入网络出口等备选位置中选择最优子集进行缓存设备部署并为各缓存设备分配存储容量，是P2P缓存技术研究的核心问题，部署好坏将直接影响到P2P缓存的服务质量和运行效率。目前P2P缓存技术已经得到较广泛的研究，然而作为关键内容之一的P2P缓存部署问题研究尚处于起步阶段。本项目以优化ISP网络P2P流量为目标，围绕P2P缓存部署策略展开研究。由于不同种类的ISP具有不同部署场景和需求，很难设计一种适用于各类ISP的通用P2P缓存部署策略，因而需要针对不同种类ISP分别展开研究。本文分别针对接入级ISP、不允许缓存骨干流量的骨干级ISP和允许缓存骨干流量的骨干级ISP的缓存部署策略进行了深入研究，主要的贡献和创新性成果如下：(1)针对接入级ISP，提出一种最小化出口流量花费的P2P缓存容量设计方法。(2)针对不允许缓存骨干流量的骨干级ISP，提出一种基于流量距离因子的P2P缓存选址与容量分配算法。(3)针对允许缓存骨干流量的骨干级ISP，提出一种基于点路结合的P2P缓存部署算法。(4)提出一种面向P2P直播流媒体的缓存替换算法。. 在本项目的支持下，课题组发表SCI论文4篇，EI检索论文8篇，其中包括顶级期刊JSAC论文2篇，专利授权7项。共有3名硕士生，2名博士生参与了本项目，参与项目的学生获得了国家级奖学金，北纬通信奖学金等各类奖学金。课题组人员出国进行国际交流8人次，邀请国际知名专家访问2人次。